2019_2020学年八年级物理下册第十二章第3节机械效率课件新版新人教版20200519364.pptx

第十二章简单机械知识点一知识点一有用功和额外功有用功和额外功名称概念符号公式实例有用功对人有用的功W有从井中打水时提水所做的功额外功对人没用但又不得不做的功W额从井中打水时提水桶和绳子所做的功总功有用功与额外功之和W总W总=W有+W额从井中打水时手对绳的拉力所做的功说明说明使用杠杆、滑轮组、斜面三种机械做功的比较,如图12-3-1所示。图12-3-1拓展拓展大量实验证明,使用任何机械都不省功,这个结论在物理学中被称为“功的原理”。例例1(2019河南信阳模拟)甲同学用水桶从井里提水,乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来,水桶里带了一些水,关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是()A.甲提水桶做的功都是有用功B.乙提水桶做的功都是有用功C.甲提水桶对桶做的功是额外功D.乙提水桶对桶做的功是额外功解析解析甲的目的是提水,因此对水做的是有用功,对水桶做的是额外功;乙的目的是提水桶,因此对水桶做的是有用功,对水做的是额外功,因此答案为C。答案答案C知识点二知识点二机械效率机械效率1.定义定义:有用功跟总功的比值叫机械效率。2.公式公式:=。3.物理意义物理意义:机械效率的高低反映了使用机械时有用功在总功中所占的比例大小,机械效率越高可以反映出机械性能越优。4.实验实验:测量滑轮组的机械效率实验目的测量滑轮组的机械效率实验原理=实验器材滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺实验步骤1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。2.按照图安装滑轮组,分别记下钩码和弹簧测力计的位置。3.缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,当钩码匀速上升时读出拉力F的值,用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,将这三个量填入表格。4.算出有用功、总功和机械效率并填入表格。5.改变钩码的数量,重复上面的实验。6.换用不同的滑轮组,重做以上实验实验数据实验结论影响滑轮组机械效率高低的因素:(1)同一滑轮组提升不同的重物,重物越重,机械效率越大;(2)不同的滑轮组提升相同的重物,动滑轮越重,机械效率越小(不计绳重和摩擦)说明说明物体在做功时总会不可避免地做一些额外功,如克服摩擦力和机械自身重力所做的功等,所以机械效率总小于1。例例2下列有关起重机提升货物时机械效率的说法,正确的是()A.有用功越多,机械效率越高B.同一起重机提起的货物越重,机械效率越高C.额外功越少,机械效率越高D.同一起重机提起同一货物越快,机械效率越高解析解析机械效率是指有用功与总功之比,与做功快慢无关。总功不确定,有用功越多或额外功越少,机械效率不一定越高,所以A、C、D错。答案答案B题型一题型一机械效率的实验探究机械效率的实验探究例例1某同学“测量滑轮组的机械效率”的实验装置如图12-3-2所示。实验时把重7.2N的物体吊在滑轮上,向上缓慢拉动弹簧测力计,测出物体上升高度和绳端移动距离分别为0.1m和0.3m。图示弹簧测力计示数为N,滑轮组机械效率为%。如果用此滑轮组提升另一重为10N的物体,它的机械效率(填“变大”、“变小”或“不变”)。(不计绳重和摩擦)图12-3-2解析解析由图可知:弹簧测力计的分度值为0.5N,示数为3N,承担物重的绳子段数为3。滑轮组的机械效率为:=80%;不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率=,由公式可知,物体重力变大,滑轮组的机械效率将变大。答案答案380变大点拨点拨解答此类问题,可从以下几个方面入手:(1)分析滑轮组的绕绳情况,明确承担物重的绳子段数;(2)分析清楚有用功、额外功和总功,利用公式W总=Fs、W总=W有+W额和=等进行计算;(3)明白影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重、绳重和摩擦。题型二题型二机械效率的相关计算机械效率的相关计算例例2(2018辽宁沈阳期末)某施工现场用小型载重汽车向高处工地运送砂石,将质量为5000kg的砂石从坡底运送到10m高的坡顶,用时20s。汽车的输出功率是100kW。(g取10N/kg)求:(1)汽车运送砂石所做的有用功;(2)汽车运送砂石的效率。解析解析(1)砂石的重力G=mg=5000kg10N/kg=5104N,汽车运送砂石所做的有用功W有=Gs=5104N10m=5105J。(2)汽车所做的总功W总=Pt=100103W20s=2106J,汽车运送砂石的效率=100%=25%。答案答案(1)5105J(2)25%例例3往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去,如图12-3-3所示,工人用3m长的斜面,把120kg的重物提高1m,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为,若实际用力为500N,斜面的机械效率为,重物受到的摩擦力为。(g取10N/kg)图12-3-3解析解析斜面很光滑,故利用功的原理得,人做的有用功等于用斜面所做的总功:W有=Gh=mgh=120kg10N/kg1m=1200JFs=1200J,解得:F=400N若实际用力为500N,人所做的总功:W总=Fs=500N3m=1500J斜面的机械效率:=80%W总=W有+W额,即Fs=Gh+fs,所以f=100N答案答案400N80%100N点拨点拨解答此类问题的关键有两个:对于理想斜面(不计摩擦),W有=W总,=100%,实际生活中机械的效率不可能为100%;对于非理想斜面(考虑摩擦),W有W总,12cm3,所以B没有浸没在水中,则B物体进入水的深度hB=1cm;B物体受到的浮力F浮=水gV排=水gSBhB=1103kg/m310N/kg410-4m20.01m=0.04N;所以此时对杠杆的拉力F2=GA+GB-F浮=0.016N+0.128N-0.04N=0.104N,由杠杆的平衡条件得F2LOQ=F1LOF得,LOF=10.4cm,则E、F两点间的距离LEF=LOE-LOF=14.4cm-10.4cm=4cm。(3)剪断A上方的细线,A、B通过细线相连,是一个整体。往容器中加水足够多时,假设A、B物体都浸没,则F浮总=水gV总=1103kg/m310N/kg(0.02m)3+(0.02m)3=0.16NGA+GB=0.144N;所以A、B整体处于漂浮状态,由于F浮B=水gVB=1103kg/m310N/kg(0.02m)3=0.08NGB=0.128N,所以最后的状态是A部分体积露出水面,B浸没在水中,F浮=GA+GB,此时V排总=1.4410-5m3,VA浸=V排总-VB=1.4410-5m3-(0.02m)3=6.410-6m3,则物体A浸入水的深度hA=0.016m=1.6cm,物体B上表面所处的深度h=hA+b=1.6cm+2cm=3.6cm=0.036m,下表面所处的深度h下=h+a=0.036m+0.02m=0.056m,满足上述条件至少要倒入水的质量m=水V水=水(Sh下-V排总)=1103kg/m3(1610-4m20.056m-1.4410-5m3)=75.2gF乙,A选项错误;由图可知,n甲=2,n乙=3,甲滑轮组绳子自由端移动的速度v甲=2v物,乙滑轮组绳子自由端移动的速度v乙=3v物,所以甲、乙绳子自由端移动的速度不相等,B选项错误;不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率=,因为G相同,G轮相同,所以两个滑轮组机械效率相等,C选项正确;甲的拉力做功的功率P甲=F甲v甲=(G+G轮)2v物=(G+G轮)v物,P乙=F乙v乙=(G+G轮)3v物=(G+G轮)v物,因此,拉力甲的功率等于拉力乙的功率,D选项错误。故答案为C。5.(2018江苏南京中考)用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m,拉力F为50N。此过程中有用功为J,总功为J,滑轮组机械效率为。根据已知条件,以下四个物理量:动滑轮上升的高度、动滑轮的重力、额外功、拉力的功率,还能求出的有和(选填序号)。答案答案17020085%解析解析有用功W有=Gh=85N2m=170J;由图可知,n=2,绳端移动的距离:s=2h=22m=4m,拉力做的总功W总=Fs=50N4m=200J;滑轮组的机械效率=85%;因为动滑轮和物体一起运动,动滑轮上升的高度等于物体上升的高度,为2m;若不计摩擦和绳重,拉力F=(G+G动),据此可求动滑轮重力,但题目没有提到“不计摩擦和绳重”这个条件,无法计算动滑轮的重力;额外功等于总功减去有用功,W额=W总-W有=200J-170J=30J;因为不知道做功时间,所以无法计算拉力的功率。可见,还能求出的有、。6.(2019吉林长春模拟)在“测滑轮组机械效率”实验中,小红用如图甲所示的滑轮组(绕线没有画出)进行了三次实验,实验数据如下表所示。实验次数物重G/N物体上升的高度h/cm测力计的示数F/N测力计移动的距离s/cm1632.592652.5153682.524(1)请根据表中的数据画出甲图中的绕线方式。(2)第三次实验中,滑轮组的机械效率是。分析表中数据,可得出结论:滑轮组的机械效率与无关。(3)小红在上述实验的基础上多使用一个滑轮又进行了实验(如图乙所示),小红使用甲、乙两个滑轮组匀速提升相同的重物时,若忽略绳重和摩擦,它们的机械效率(选填“相同”或“不相同”)。答案答案(1)见图(2)80%物体上升的高度(3)相同解析解析(1)由表中第一行可知,当物体上升的高度为3cm时,测力计移动的距离为9cm,因此n=3。(2)第3次实验中滑轮组的机械效率=100%=80%;同理,第1次和第2次的机械效率也是80%,因此滑轮组的机械效率与重物被提升的高度无关。(3)在忽略绳重及摩擦的情况下,额外功为克服动滑轮重力做的功。小红在上述实验的基础上多使用了一个定滑轮,只改变了力的方向,因此它们的机械效率相同。1.(2019吉林长春中考)如图12-3-3所示,用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GAGB,滑轮组的机械效率甲GB,因此W有用甲W有用乙,B选项错误;由于W有用甲W有用乙,甲W总乙,由于时间相同,故P总甲P总乙,C选项错误。2.(2018安徽模拟)用相同的定滑轮和动滑轮组成甲、乙两个滑轮组,如图12-3-4所示,用它们来提升同一重为G=100N的物体,动滑轮重G动=10N,甲滑轮组将重物提高1m,乙滑轮组将重物提高2m,在不计绳重和摩擦的条件下,下列说法正确的是()图12-3-4A.甲滑轮组拉力大,机械效率低B.乙滑轮组省力,所以它的机械效率高C.拉力F1所做的功为110JD.拉力F2大小为50N答案答案C由图知,甲滑轮组有两段绳子承担物重,不计绳重和摩擦,则F1=(G+G动);乙滑轮组有三段绳子承担物重,不计绳重和摩擦,则F2=(G+G动);提升同一重物且动滑轮重力相同,所以F2”、“”或“=”),不计绳重和摩擦,动滑轮重小于物重。解析解析由图可知,甲为定滑轮,乙为动滑轮;不计绳重和摩擦,F甲=G物,F乙=,由于G轮F乙;甲=1,乙=乙。答案答案3.(2018四川德阳中考)如图所示,沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是F=100N,斜面长2m、高1m,则其机械效率是%,物体所受摩擦力是N。(取g=10N/kg)解析解析有用功W有=Gh=mgh=12kg10N/kg1m=120J;拉力做的总功W总=Fs=100N2m=200J;斜面的机械效率=60%;额外功W额=W总-W有=200J-120J=80J,由W额=fs可得,物体所受的摩擦力f=40N。答案答案60404.(2019广西一模)如图,在水平地面上放着物体A,A与地面的接触面积为0.14m2,对地面的压强为3000Pa,用滑轮组匀速提升物体A时,滑轮组的机械效率是84%(不计绳重和摩擦)。求:(1)物体A的重力;(2)动滑轮的重力;(3)用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升,在5s的时间内,人拉力所做的功。解析解析(1)A与地面的接触面积为0.14m2,对地面的压强为3000Pa,因此物体A的重力GA=pS=3000Pa0.14m2=420N;(2)W有用=GAh,F=,W总=2Fh=(GA+G轮)h,因此=,由于=84%,GA=420N,故G轮=80N;(3)h=vt=0.2m/s5s=1m,W总=(GA+G轮)h=(420N+80N)1m=500J。答案答案(1)420N(2)80N(3)500J1.(2019贵州黔南州二模,5,)分别用如图12-3-7所示的甲、乙两个滑轮组,在10s内将重为40N的物体G匀速提升1m,每个滑轮的重均为20N,不计绳重及摩擦,下列有关说法正确的是()图12-3-7A.甲和乙两滑轮组所做有用功相等B.甲滑轮组的效率大于乙滑轮组的效率C.F甲小于F乙D.F甲做功的功率小于F乙做功的功率答案答案A两滑轮组所做的有用功W有用=G物h,两滑轮组所提重物重力相等,上升距离相等,因此甲和乙两滑轮组所做有用功相等,A选项正确;F甲=,W甲=2F甲h=(G物+G轮)h,甲=,F乙=,W乙=3F乙h=(G物+G轮)h,乙=,甲=乙,B选项错误;F甲=,F乙=,F甲F乙,C选项错误;使用甲滑轮组时,绳端移动的距离为s甲=21m=2m,拉力做的功为W甲=F甲s甲=30N2m=60J,使用乙滑轮组时,绳端移动的距离为s乙=31m=3m,拉力做的功为W乙=F乙s乙=20N3m=60J,由于时间相同,故F甲做功的功率等于F乙做功的功率,D选项错误。2.(2017山东淄博桓台一模,6,)(多选)一位建筑工人要把建筑材料运送到楼上,他使用了如图12-3-8所示的装置进行升降,已知吊篮的质量为m1,建筑材料的质量为m2,人对绳子的拉力为F,吊篮在拉力的作用下匀速上升了h,不计绳重和摩擦。下列表述正确的是()图12-3-8A.有用功为m2gh,滑轮组的机械效率为B.有用功为m2gh,动滑轮重为2F-(m1+m2)gC.有用功为(m1+m2)g,滑轮组的机械效率为D.额外功为(2F-m2g)h,绳子移动的距离为2h答案答案BD有用功W有=Gh=m2gh,总功W总=Fs=F2h=2Fh,滑轮组的机械效率为=,不计绳重和摩擦,则动滑轮重为2F-(m1+m2)g,额外功为(2F-m2g)h,绳子移动的距离为s=2h。故选B、D。3.(2018山东济宁曲阜一模,15,)小代用如图12-3-9所示的滑轮组将重为640N的物体匀速提升了2m,用时40s,此过程中滑轮组机械效率为80%,不考虑绳重及摩擦,则绳端的拉力是N,拉力做功的功率是W。图12-3-9解析解析有用功W有=Gh=640N2m=1280J,由=得,总功W总=1600J;由图知,n=2,绳端移动距离s=2h=22m=4m,由W总=Fs得,拉力F=400N;拉力做功的功率P=40W。答案答案400404.(2019湖北随州模拟,15,)在探究影响滑轮组机械效率的因素的实验中,小明用同一滑轮组进行了三次实验,实验数据如下表:(8分)图12-3-10实验序号123动滑轮重G轮/N0.50.50.5物重G/N124物体上升的高度h/m0.10.10.1绳端受到的拉力F/N0.61.0绳端移动的距离s/m0.30.30.3滑轮组的机械效率/%55.666.7(1)请你根据表格上的数据画出滑轮组的绕线。(2)第三次弹簧测力计的示数如图12-3-10乙为,机械效率为,该实验是探究滑轮组的机械效率与的关系。解析解析(1)绳端移动的距离与物体上升的高度的比为3,因此承担物重的线的有效段数为3。(2)图乙中弹簧测力计的分度值是0.2N,示数为1.8N;机械效率=100%=74.1%;由表中数据可知,滑轮组结构不变,只改变物体的重力,此实验的目的是探究滑轮组的机械效率与物重的关系。答案答案(1)如图所示(2)1.8N74.1%物重5.(2017江西宜春丰城期末,22,)如图12-3-11甲所示,物体A重16N,置于水平桌面上,在拉力F的作用下,5s内沿直线匀速运动了0.5m。如图乙是拉力F做的功随时间变化的图象。物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.2。求:(8分)图12-3-11(1)5s内拉力F对物体A做的有用功。(4分)(2)滑轮组的机械效率。(4分)解析解析(1)因物体A在水平桌面上匀速运动时处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,所以,物体A所受拉力:FA=f=0.2G=0.216N=3.2N,5s内拉力F对物体A做的有用功:W有=FAs=3.2N0.5m=1.6J;(2)由图乙可知,5s内拉力F做的总功W=2.5J,则滑轮组的机械效率:=64%。答案答案(1)1.6J(2)64%1.(2018江苏无锡江阴模拟,10,)小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度,每个滑轮的重均相等,不计绳重及摩擦。针对这一现象,小明得出了4个结论:F1做的功等于F2做的功;甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;F1做功的功率等于F2做功的功率。其中正确的为()A.B.C.D.答案答案D由图知,n1=2,n2=3;不计绳重及摩擦,则拉力做的功分别为:W1=F1s1=(G物+G动)2h=(G物+G动)h,W2=F2s2=(G物+G动)3h=(G物+G动)h,则W1=W2,故正确;动滑轮重相同,提升的物体重和高度均相同,不计绳重及摩擦,则W额=G动h,W有=G物h,所以,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同;由=可知,两滑轮组的机械效率相同,故正确;不计绳重及摩擦,拉力F=(G物+G动),n1=2,n2=3,绳端拉力分别为:F1=(G物+G动),F2=(G物+G动),所以F1F2,即使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力,故正确;因为W1=W2,且做功时间相同,由P=可知,拉力做功的功率相同,故正确。综上分析,说法都正确。2.(2019江苏泰州姜堰一模,12,)小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,他将两个钩码悬挂在B点,在A点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆,使其绕O点缓慢转动,带动钩码上升一定的高度h(不计摩擦)()A.在杠杆转动过程中,弹簧测力计的示数会变小B.仅将拉力的作用点从A点移到C点,杠杆的机械效率不变C.仅增加钩码的个数,拉力所做的额外功增大D.仅将钩码的悬挂点从B点移到C点,拉力做的总功变大答案答案B若弹簧测力计拉力方向一直竖直向上拉动,阻力不变,动力臂减小,阻力臂变小,由几何知识可得,动力臂与阻力臂的比值不变,因为阻力不变,根据杠杆的平衡条件知,弹簧测力计的示数应该不变,故A错误;仅将拉力的作用点从A点移到C点,动力臂减小,动力增大,但阻力和阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件知,F1L1不变,杠杆的机械效率不变,故B正确;克服杠杆重力做的功为额外功,仅增加钩码的个数,杠杆重力和杠杆上升的高度不变,拉力所做的额外功不变,故C错误;钩码的悬挂点在B点时,由杠杆的平衡条件得F1OA=GOB;悬挂点移至C点时,由杠杆的平衡条件得F2OA=GOC;从图中可以看出,由OB到OC力臂变大,所以弹簧测力计的示数变大,有用功不变,但杠杆提升的高度减小,额外功减小,又因为总功等于额外功与有用功之和,因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功,即仅将钩码的悬挂点从B点移到C点,拉力做的总功变小,故D错误。3.(2017山东菏泽定陶期末,15,)某高山顶峰要设一个旅游景点,需要开挖盘山公路,要求盘山公路对车的总阻力是车重的0.1,机械效率是50%,若山高2000m,则要开挖长m的盘山公路。解析解析设车的重力为G,盘山公路的长度为s,则车上坡时做的有用功:W有=Gh,牵引力克服总阻力做的额外功:W额=fs=0.1Gs,牵引力做的总功:W总=W有+W额=Gh+0.1Gs,盘山公路的机械效率:=50%,解得:s=2104m。答案答案21044.(2019四川绵阳二模,19,)某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想并对猜想进行验证。(1)如果影响机械效率的因素有A、B、C三个,要研究机械效率与B因素的关系,需要先控制因素不变,而改变B因素,从而进行研究。(2)下面是同学提出的两个猜想:猜想A:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关;猜想B:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物重有关。为了验证上述猜想是否正确,同学们准备分别按图1、图2、图3和图4进行实验。验证猜想A的小组应按图所示进行实验,若实验测得两滑轮组的机械效率大小相等,则可初步判断猜想A是(正确/错误)的。验证猜想B的小组应按图所示进行实验,若实验测得两滑轮组的机械效率大小(相等/不相等),则可初步判断猜想B是正确的;(3)实验过程中测量拉力时弹簧测力计还应沿方向做匀速直线运动。答案答案(1)A、C(2)1、3或2、4错误1、2或3、4不相等(3)竖直解析解析(1)要研究其与B因素的关系,就要控制其他因素即A、C不变,改变B。(2)要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同外,还要提起相同的物重,所以选择的是图1、3或图2、4;若实验测得两个滑轮组的机械效率大小相等,说明机械效率与绕线方法无关,可初步判断猜想A是错误的;要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同外,还要保持绕线方法相同,所以选择的是图1、2或3、4;若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,说明机械效率与物重有关,可初步判断猜想B是正确的。(3)在实验中,弹簧测力计应沿竖直方向做匀速运动。5.(2018四川资阳雁江模拟,16,)用如图甲所示的滑轮组提升物体M,已知被提升的物体M重为760N,卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升到5m的高度。拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示,不计绳重和摩擦。求:(1)滑轮组提升重物所做的有用功W有;(2)滑轮组提升重物的机械效率;(3)动滑轮的重力G动。解析解析(1)滑轮组提升重物所做的有用功:W有=Gh=760N5m=3800J;(2)将物体以0.5m/s的速度匀速提升到5m的高度,由v=可知,运动的时间:t=10s,由图乙可知,该过程中拉力做的总功是4000J,所以滑轮组提升重物的机械效率:=95%;(3)由图甲知承担物重的绳子段数n=2,所以绳子自由端移动的距离:s=2h=25m=10m,由W总=Fs可得拉力:F=400N,不计绳重和摩擦,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力:G动=2F-G=2400N-760N=40N。答案答案(1)3800J(2)95%(3)40N1.(2018湖南邵阳中考,5,)如图12-3-12所示,某同学使用动滑轮把600N的重物匀速提升了3m,所用的拉力是400N。下列说法正确的是()图12-3-12A.机械效率是80%B.有用功是1800JC.额外功是300JD.总功是2100J答案答案B有用功W有=Gh=600N3m=1800J,B正确;绳端移动的距离:s=2h=23m=6m,总功W总=Fs=400N6m=2400J,D错误;额外功W额=W总-W有=2400J-1800J=600J,C错;机械效率:=75%,A错。2.(2017广东广州中考,12,)图12-3-13甲中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s,拉力为F2(如图乙)。此过程滑轮组()甲乙图12-3-13A.总功为F2sB.额外功为F1sC.机械效率为D.额外功为3F2s-F1s答案答案D滑轮组的有用功W有=F1s,总功W总=3F2s,额外功W额=W总-W有=3F2s-F1s,机械效率=,故选D。3.(2019宁夏中考,12,)如图12-3-14所示,用滑轮组将重为400N的物体匀速提升了1m。已知拉力F为250N,则提升重物的过程中,滑轮组的机械效率是。请写出一种提高此滑轮组机械效率的方法图12-3-14解析解析滑轮组的机械效率W有用=Gh=400N1m=400J,W总=2Fh=2250N1m=500J,=80%;要提高此滑轮组机械效率,可采用的方法如下:方法一、减轻动滑轮的质量、加润滑油来减小摩擦,可以减少额外功,在有用功一定时,减小总功,使得有用功和总功的比值增大,机械效率增大;方法二、增加提升物体的重力,在额外功不变的情况下,使得有用功和总功的比值增大,机械效率增大。答案答案80%减轻动滑轮的质量(或加润滑油来减小摩擦或增加提升物体的重力)4.(2018山东泰安中考,22,)图12-3-15甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端,将重为4.5N的物体从A位置提升到A位置,同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B位置,在这个过程中,弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题:(1)物体提升的高度是cm,拉力是N,该滑轮组的机械效率=;(2)若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率(选填“变大”、“变小”或“不变”)。图12-3-15解析解析(1)弹簧测力计从B位置匀速上升到B位置,测力计上升的高度为:s=15.0cm;物体从A位置上升到A位置,物体提升的高度h=5.0cm;由图乙可知,测力计的示数为2N;该滑轮组的机械效率:=75%;(2)若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,提升同一物体到相同高度,有用功不变,克服动滑轮重力所做的额外功变大,故机械效率变小。答案答案(1)5.0275%(2)变小5.(2019湖北襄阳中考,25,)工人师傅用如图12-3-16所示的滑轮组将重为600N的货物匀速提升了2m,做了1500J的功。求:图12-3-16(1)滑轮组的机械效率;(2)当他用400N的拉力匀速提升其他货物时,额外功占总功的15%,求提升货物的重。解析解析(1)W有用=Gh=600N2m=1200J,=100%=80%;(2)当他用400N的拉力匀速提升其他货物时,额外功占总功的15%,则有用功占总功的85%,即=85%,由图知,n=3,滑轮组的机械效率=,因此G=3F=385%400N=1020N。答案答案(1)80%(2)1020N1.(2018江苏无锡中考,9,)用如图所示的滑轮组匀速提升200N的重物G,竖直向上的拉力F为100N,重物被提升1m,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是()A.额外功是100JB.动滑轮的重力为50NC.拉力做的总功是200JD.绳子末端移动的距离是2m答案答案As绳=3h=31m=3m,故D错误;W总=Fs绳=100N3m=300J,故C错误;W有用=Gh=200N1m=200J,W额外=W总-W有用=300J-200J=100J,故A正确;G动=100N,故B错误。2.(2019内蒙古通辽中考,11,)如图所示,利用滑轮组在2s内将重400N的物体匀速提升了1m,所用拉力F为150N。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是()A.绳子自由端移动的速度为2m/sB.动滑轮的总重为100NC.滑轮组的机械效率为83.3%D.提升更重的物体,滑轮组的机械效率会变小答案答案A由图可知,n=4,因此v绳=4v物=2m/s,A选项正确;不计绳重和摩擦,F=,可得2G轮=200N,B选项错误;不计绳重和摩擦,动滑轮的机械效率=100%66.7%,C选项错误;若用该滑轮组提升更重的物体,额外功不变,有用功增加,有用功在总功中所占的比例增加,机械效率会变大,D选项错误。故答案为A。3.(2017四川广元中考,15,)用如图所示的滑轮组在5s内将重G=240N的物体匀速向上提起3m,拉力F=150N,这个滑轮组的机械效率是。如果忽略绳重和摩擦,动滑轮自重为N。解析解析所做的有用功为:W有=Gh=240N3m=720J;由图可知n=2,则绳子自由端通过的距离:s=2h=23m=6m;所做的总功为:W总=Fs=150N6m=900J;这个滑轮组的机械效率:=80%;忽略绳重和摩擦,则绳端的拉力F=(G+G动),所以G动=2F-G=2150N-240N=60N。答案答案80%604.(2018山东德州中考,23,)测量滑轮组的机械效率:步骤如图所示为测量某滑轮组机械效率的实验装置实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计分析表中数据可知:实验2是用图做的实验实验3中的机械效率=装置图表格实验序号钩码重G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率140.11.80.374%280.13.10.386%380.12.50.4结论通过比较(填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高通过比较2、3两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,有同学认为应静止时读数。你认为他的想法(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到对滑轮组机械效率的影响解析解析分析表中数据可知,实验1是用图甲做的实验,实验2是用图乙做的实验,实验3是用图丙做的实验;实验3中的机械效率=80%;1、2两次实验使用的滑轮组相同,实验1中钩码重为4N,机械效率为74%,实验2中钩码重为8N,机械效率为86%,比较1、2两次实验,可以得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。通过比较2、3两次实验数据可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低;不能在弹簧测力计静止时读数,该同学的想法是不正确的,因为他没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响。答案答案乙80%1、2越低不正确摩擦力5.(2018江苏南通中考,15,)小华用图示装置探究滑轮组的机械效率,实验数据记录如下:(1)实验中应竖直向上拉动弹簧测力计,绳端移动距离为m。(2)第3次实验的机械效率为%。(3)分析数据可知,提高同一滑轮组的机械效率,可以采取的措施是;小华所用动滑轮的重一定小于N。次数物重G/N物体上升高度h/m拉力F/N机械效率120.101.066.7%230.101.471.4%360.102.5解析解析(1)实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计,以保证拉力大小恒定;由图可知n=3,因此绳端移动距离s=3h=30.10m=0.3m;(2)=100%=80%;(3)根据三次实验记录可得,提高同一滑轮组的机械效率,可以采取的措施是增加物重;当物体越重时,对滑轮的压力越大,摩擦力越大,所以第一次实验受摩擦力的影响最小,若不考虑摩擦,此时滑轮的重力为:G动=nF-G物=31N-2N=1N。答案答案(1)匀速0.3(2)80(3)增加物重16.2018山东青岛中考,17(3),工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物,绳子自由端被竖直拉上6m,额外功为300J。求滑轮组的机械效率。答案答案80%解析解析由题图知,n=3,由s=nh可得,货物被提升的高度h=2m,则所做的有用功W有用=Gh=600N2m=1200J;拉力所做的总功W总=W有用+W额外=1200J+300J=1500J;则滑轮组的机械效率=80%。1.(2017黑龙江鹤岗绥滨中学模拟)如图12-3-17所示两小儿之辩,关于机械省力、省功以及机械效率的辩论,你支持哪一方的说法?不支持另外一方的原因是什么?图12-3-17答案答案支持乙的说法。原因:(1)使用任何机械都不能省功;(2)使用机械要多做额外功,效率更低。甲的说法是错误的,不支持甲。解析解析正确解答本题需要从题干中获取有效信息,对物理观念、科学思维、科学探究等素养进行了综合考查。使用任何机械都不能省功,同时因为要多做一些额外功,使用机械比直接做功时,机械效率会更低一些。2.(独家原创试题)小红同学从电视中看到货物是通过斜面传送带运上飞机的。她想:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关,那么“斜面的机械效率与斜面的粗糙程度”是否有关呢?小红决定通过实验进行探究,她到学校实验室找来了量程足够大的弹簧测力计、米尺、长木板、木块A和各侧面粗糙程度相同带有挂钩的长方体木块B。接下来请你帮她一起完成实验:图12-3-18(1)请根据你所学的知识猜想斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有何关系?。说出你做出该猜想的理由。(2)设计实验验证你的猜想,还需要增加(填一器材名称)。(3)请简要写出你的实验方法。答案答案(1)斜面越粗糙,机械效率越低(或斜面越光滑,机械效率越高)因为将同一物体提升到同一高度时有用功相同,斜面越粗糙(或光滑),摩擦力越大(或小),额外功越多(或少),所以机械效率越低(或高)(2)长毛巾(报纸或玻璃等能改变粗糙程度的物体均可)(3)实验方法:用木块A将长木板一端垫高做成一个斜面,用米尺量出斜面的高h、长L,然后用弹簧测力计测出木块B的重G;用弹簧测力计沿平行于长木板的方向将木块B匀速地拉到长木板的顶端,记下弹簧测力计的示数F1,再用同样的方法将木块B沿铺有长毛巾(报纸或玻璃等能改变粗糙程度的物体)的斜面拉到顶端,记下弹簧测力计的示数F2;由公式=算出两次的机械效率后做出比较。解析解析本题从生活中常见的现象为切入点,进而转化成物理模型进行探究,体现了“从生活走向物理,从物理走向生活”的理念,考查了物理观念、科学思维、科学探究能力等素养。解析内容详见答案。1.(2017北京石景山二模)实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳,另外还有钩码一盒,质量不等的滑轮3个,滑轮与轴之间的摩擦很小,可忽略不计。请选用上述实验器材证明:动滑轮越重,动滑轮的机械效率越低。(1)写出实验步骤;(2)画出实验数据记录表格。答案答案(1)实验步骤:用调好的弹簧测力计分别测出一个钩码、一个动滑轮所受的重力,分别用G、G动表示。如图所示组装实验器材,用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端,绳子自由端所受拉力用F表示,绳子自由端移动的距离用s表示,钩码上升的高度用h表示。用弹簧测力计测出F大小,用刻度尺分别测出s、h。并把测量数据记录在表格中。用弹簧测力计分别测出另外两个动滑轮所受重力,保证所挂钩码不变且提升高度不变,再做两次实验,每次实验均更换动滑轮,仿照步骤分别测量对应的F、s、h,并把测量数据记录在表格中。利用公式=计算动滑轮的机械效率,并将值记录在表格中。(2)实验数据记录表:G动/NG/NF/Nh/ms/m解析解析本题主要考查了制订方案的科学探究能力。要证明动滑轮的机械效率与动滑轮的重力有关,需要控制所提升物体重力相同,上升的高度相同,改变动滑轮的重力,然后计算出每一次的机械效率的大小,进行比较得出实验结论。2.(2018青海模拟)用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。(1)实验中,将杠杆拉至图中虚线位置,测力计的示数F(如图)为N,钩码总重G为1.0N,钩码上升高度h为0.1m,测力计沿竖直方向移动的距离s为0.3m,则杠杆的机械效率为%。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因:。(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,一位同学用该实验装置,先后将钩码挂在A、B两点,测量并计算得到如表所示的两组数据:根据表中数据,能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重量有关,钩码越重其效率越高”的结论?答:。请简要说出两条理由:;。次数钩码悬挂点钩码总重G/N钩码上升高度h/m拉力F/N测力计竖直移动距离s/m机械效率/%1A点1.50.100.70.3071.42B点2.00.151.20.3083.3解析解析正确解答本题需要从“图表”中获取有效信息,利用数学知识加以计算,然后“基于证据得出结论”。本题对物理观念、科学思维、科学探究等素养进行了综合考查。(1)=66.7%;利用杠杆做功时产生的额外功受杠杆自重和杠杆与轴之间摩擦的影响。(2)要研究物重对机械效率的影响,应控制除物重以外其他因素不变。可是表中数据是钩码挂在A、B两点时得到的,而且仅凭一次实验对比得到的结论具有偶然性。答案答案(1)0.566.7使用杠杆时需要克服杠杆自重(或摩擦力)做功(2)不能两次实验时钩码没有挂在同一位置仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的